限域型Co3Mo3N-Co异质结构复合材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于电催化析氢领域，具体涉及析氢电催化复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

水电解被认为是获得清洁、可持续氢能源的最有效途径之一，获得的氢能源有望替代急剧消耗的化石燃料。由于羟基的干扰和复杂的水吸附/解离过程，导致碱性电解质中的析氢反应（HER）动力学缓慢和能量势垒过高，需要额外的巨大能量输入。目前，最有效的HER催化材料是铂基催化剂，但其稀缺性、昂贵性和较差的化学稳定性严重阻碍了水电解技术的实际应用。在此背景下，探索高效、低成本的碱性HER电催化剂对于电解水制氢技术的大规模商业应用具有十分重要的意义。

在廉价的过渡金属基材料中，过渡金属合金氮化物（如Co

发明内容

有鉴于此，本发明提供限域型Co

本发明提供的限域型Co

将二价钴盐、六价钼盐加入到双氰胺溶液中形成混合溶液，蒸干，研磨后形成含CoMo的粉末前驱体；

在惰性气体氛围下将所述含CoMo的粉末前驱体进行高温退火处理，得到所述限域型Co

基于Co

上述方法得到了限域型Co

所述限域型Co

本发明实施例采用的技术方案至少能够达到以下有益效果：

(1) 提出了界面工程与限域结构协同增强过渡金属合金氮化物催化剂活性的策略，该策略操作简单、易操作且可重复性强；

(2) 基于限域型Co

(3) 所得限域型Co

(4) 本发明结合限域结构和异质界面工程的表/界面手段，“里应外合”促进HER过程，在开发高效、稳定、低成本的电催化剂以及设计面向实际应用的可持续能源系统等领域具有广阔的前景。

附图说明

图1是实施例1的限域型Co

图2是实施例1的限域型Co

图3是实施例1的限域型Co

图4是实施例1的限域型Co

图5显示了实施例2的限域型Co

图6显示了实施例2的限域型Co

图7显示了实施例2的限域型Co

图8是实施例2的限域型Co

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地说明本发明的目的、方案和效果。

在具体实施时，本发明提供的限域型Co

S1、将二价钴盐、六价钼盐加入到双氰胺溶液中形成混合溶液，蒸干，研磨后形成含CoMo的粉末前驱体；

在步骤S1中，所述二价钴盐选自CoCl

在步骤S1中，所述双氰胺溶液为双氰胺的水溶液，可以由双氰胺与去离子水制备得到。在所述双氰胺溶液溶液中，双氰胺的质量浓度可以为10 mg/mL~20 mg/mL，优选为16.8 mg/mL。

S2、在惰性气体氛围下将所述含CoMo的粉末前驱体进行高温退火处理，得到所述限域型Co

在步骤S2中，所述高温退火处理是指先在450℃~550℃下保持1.5 h~2.5 h，再在750℃~850℃下保持1.5 h~2.5 h；优选为在500℃下保持2 h，再在800℃下保持2 h。所述惰性气体可以为氩气、氮气等不活泼气体。在具体操作时，可以将含CoMo的粉末前驱体平铺在陶瓷舟中，置于管式炉中，在高纯Ar气体氛围下，以5℃/min升温速率使炉内温度从室温升至目标温度。

根据本发明提供的限域型Co

将限域型Co

下面结合具体实施例对本发明做出详细描述。

实施例1

按照以下流程制备限域型Co

(1) 称取1.176 g双氰胺，搅拌溶解在含70 mL去离子水的烧杯中；继续加入0.1816g CoCl

(2) 将上述含CoMo的粉末前驱体平铺在陶瓷舟中，置于管式炉中间，在高纯Ar气体氛围下，以5℃/min升温速率，从室温升至500℃，保持2 h，再继续以5℃/min升温速率升至800℃，保持2 h，最终自然冷却得到限域型Co

使用X射线衍射仪（XRD）测定产品，结果表明产品含有的晶体相。图1是实施例1的限域型Co

由TEM配套的能量色散X射线光谱仪成像（EDX-mapping）测定产品的元素分布与组成。图2是实施例1的限域型Co

由场发射扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）测定产品的表面、界面形貌和结构。图3是实施例1的限域型Co

实施例2

限域型Co

(1) 电催化剂工作电极的制备：

首先，称取5 mg 限域型Co

(2) 电化学性能研究：

使用所制备电催化剂工作电极，在上海辰华电化学工作站（型号CHI760E）上进行电化学性能测试。进行HER测试时，使用的电解液为1 mol/L KOH水溶液；使用的三电极体系配置为：即所制备电催化剂修饰的玻碳电极作为工作电极，石墨棒作为辅助电极以及饱和甘汞电极(SCE)作为参比电极。根据能斯特方程，将测试中的电势均转换为可逆氢电极电势（

将三电极配置浸入电解液中，再与工作站相连后，进行如下操作：(i) 以2 mV/s的速率进行线性伏安扫描测试，获得极化曲线；(ii) 根据极化曲线所得的数据（电势

图5是实施例2的限域型Co

图6是实施例2的限域型Co

图7是实施例2的限域型Co

图8是实施例2的限域型Co

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。